7．有源探头的使用注意事项

高带宽的有源探头通常带宽高、价格贵，为了保证高的测量带宽，其前端放大器灵敏度比较高，前端附件设计得比较紧凑，因此耐压低，承受机械外力的力量较小。而有源探头一旦损坏，其维修和更换成本又比较高，这里介绍一下有源探头使用中的注意事项。

以Keysight公司的InfiniiMaxⅡ系列1168A/1169A探头为例，这是专为早期的80000系列和现在的90000系列示波器设计的高带宽差分探头放大器，可以提供高达13GHz的典型测量带宽，支持差分、焊入式、点测和SMA连接方式的连接前端，具有很低的噪声和平坦的频率响应。图5.26是探头放大器及其主要参数。

这种分体式的探头放大器需要配合不同种类的前端使用，放大器部分是有源电路，而前端主要是无源的匹配电路，用于提供电气及机械的连接，图5.27是常用的前端类型。

在高带宽有源探头使用过程中有以下注意事项。

❶ 使用电压范围

1169A InfiniiMaxⅡ放大器的带宽为12GHz（典型值为13GHz），动态范围为3.3Vpp，直流偏置范围为±16V，最大电压为±30V。在测试过程中，如果信号幅度超过动态范围，超过部分可能会有幅度的失真；而如果被测信号超过最大电压范围，则可能造成探头的永久损坏。

❷ 探头放大器和示波器的连接

InfiniiMaxⅡ系列探头放大器只能与示波器的镀金焊盘的BNC接口连接。如图5.28所示，连接时要把探头放大器垂直插入示波器输入接口，插入到位后锁扣会自动闭合；拔出时要先松开锁扣，然后垂直拔出探头放大器。

注意在固定连接时，是以连接稳固为准，而不必一味要求将锁扣拨到最右端。图5.29是探头连接锁紧及松开状态的图示。

对于一些更高带宽的示波器，其接口不再使用BNC接口，而是使用带宽更高的2.92mm或1.85mm同轴连接器接口。如图5.30所示，这种接口探头的连接需要把探头放大器垂直插入接口后旋紧灰色的力矩圈实现探头的固定。

❸ 探头前端的连接

现在很多高带宽差分探头采用放大器和探头前端分体式设计（具体原因在后面关于探头前端对于测量的影响章节会有介绍），根据实际测试需要可以选配不同的前端。如图5.31所示，前端可以直接插入放大器的插孔内，也可以直接拔出。但插拔时请不需要旋转也不要弯折，否则会损坏连接器。差分探头前端本身没有正负之分，但探头放大器有正负的区分。单端探头前端插入探头放大器的正端即可。

图5.32是探头放大器和示波器及探头前端连接完成后的图例。

探头放大器的断开：为了测量方便，在测量过程中用户一般不需要关掉示波器主机就可以更换探头的放大器和前端。但是要注意的是，在把探头放大器从示波器上拔出时，探头的输入端要避免有信号输入，如图5.33所示。否则，在拔出探头放大器的过程中可能探头的接地已经断开了，此时的信号输入可能会损坏探头放大器。

❹ 探头放大器的保存和清洗

探头放大器中有精细的内部电路，因此在使用过程中要保持放大器的干燥，轻拿轻放，不能挤压。另外，在使用过程中，还要十分注意静电防护。在保存时，需将放大器上的线缆盘起，收纳于专用的测试包中，避免冲击或过度挤压。线缆盘起时环不能太小，以避免造成损伤。通常建议如图5.34中所示，用拇指固定后，再进行环绕。

当探头需要清洗时，首先将其从示波器上断开，并用蘸有低浓度肥皂水溶液的无尘软布擦拭。擦拭完后，确保探头完全晾干以后，才能接入示波器。

❺ 工作温度范围

很多有源探头放大器的工作温度范围为室温5～40℃，相较而言，探头前端的工作温度范围则大得多。如果需要在放大器工作温度范围外进行测试，可以使用极限温度延长电缆。延长电缆连接于放大器与探头前端之间，将两者物理分离，可以使探测前端工作在被测腔体环境中的同时，放大器仍处于腔外的室温条件下。延长电缆的工作温度范围很广，与不同型号的探头前端配合，最多可以把可以正常测试温度范围扩展到-55～+150℃。关于更宽温度范围下的信号测试后面会有章节介绍。

❻ 焊接探头的固定方法

在进行板上电路测试时，如果使用的是点测的前端，用手持或手柄方式固定即可，但有些时候被测点非常密，或者需要长时间测量，这时可能会使用到焊接的前端，如图5.35所示。

由于焊接前端非常细也非常脆弱，为了防止外力拉拽造成脱落，通常会对探头放大器或前端进行固定。在固定探头前端时，如图5.36所示，可以使用不导电的双面胶带和少量的低温热胶。切忌使用强力胶；使用低温热胶时，胶不能与前端接触，否则极有可能损坏前端。另外，随放大器附带的尼龙粘合盘，可用于固定放大器。

❼ 焊接前端更换和点测前端的使用

一些焊接探头前端通常配有可替换的匹配焊接电阻，在使用过程中，如果出现电阻损坏或脱落，可在附带的附件中找到相应的备用电阻，焊接上后即可正常使用，而不需更换整个探头前端，如图5.37所示。不过，焊接过程一定要小心，如果造成探头前端上的焊盘焊脱，则探头前端就已损坏，无法再使用。

在使用差分点测探头前端时，要注意保护前端的探针，千万不能用其去刮、划电路板上的绿油、氧化层、防腐漆或进行类似操作，以免造成探针损伤。探头前端的点测尖端比较脆弱，使用不当时十分容易损坏；正确的使用方法如图5.38所示，在测试时保持尖端与被测电路垂直。测试时请把点测尖垂直被测PCB板并轻轻下压，注意一定要垂直测试板，否则下压时可能会损坏前端；调整间距时需通过间距调整旋钮，不能手掰点测尖。

❽ SMA探头前端

SMA或2.92mm连接器前端主要用于连接SMA接口输出的差分信号，同时在前端上可以提供需要的信号偏置，如图5.39所示。在安装SMA前端时，应先确保放大器与SMA探针前端垂直插入并牢固连接；在固定好后，不要再频繁调整或拨出探头前端。

❾ 使用注意事项

· 高带宽探头为了保证带宽，前端尺寸很小，使用中需要控制力度，避免机械损坏。

· 插拔探头放大器、调整点测前端间距时请按正确方法操作。

· 每种探头前端都有适用的带宽，使用中请注意根据实际情况选择前端，焊接探头使用时请注意控制焊丝长度。

· 当探头前端和被测信号连接着时请勿插拔探头放大器。

· 使用中请注意每种探头适用的动态范围和最大输入电压。动态范围指探头的线性区范围，超过这个范围信号幅度会被压缩；最大输入电压指探头能承受的最大输入电压，超过这个范围会造成探头损坏。

· 使用过程中注意ESD防护，不要用手直接触摸探头放大器和示波器的输入端口。